1. Homepage
  2. IO-Link
  3. Use-Cases / Kundenstories
  4. Toepassingen
  5. Toepassingen bewerkingsmachines
  6. Applicatiebericht Starrag

Digitale winst te behalen met IO-Link

De implementatie van Industrie 4.0 gaat o.a. over het creëren van een digitale weergave van een installatie die gebruikt kan worden om processen te optimaliseren. Tal van sensoren zijn als maatgevende informatiebronnen ingebouwd, die overigens ook voor de besturing benodigd zijn. Dankzij de IO-Link technologie leveren deze sensoren veruit meer gegevens dan alleen de schakelsignalen of analoge waarden. Starrag Technology GmbH in Bielefeld bouwt verspanende machines en rust deze uit met een omvangrijke hoeveelheid IO-Link sensoren van ifm electronic.

Starrag Technology bouwt portaal freesmachines voor de wereldwijde markt.

Het centrale middelpunt van het portaal uit de FOGS-serie van Starrag Technology GmbH is een van de overeenkomstig uitgevoerde machines. Deze worden ingezet in de machinebouw, de luchtvaartindustrie of in de automobielindustrie, bijvoorbeeld voor de productie van persstempels voor het vervaardigen van carrosserieën. De installatie in de afbeelding wordt gebruikt in de luchtvaartindustrie voor het verwerken van onderdelen van het landingsgestel.

Bij deze complexe verspanende machines is een centrale rol weggelegd voor sensoren ter controle van alle media (bijv. hydrauliek, temperatuurregeling, koel- en smeermiddelen).

Alleen op basis van nauwgezette toleranties van mediatemperaturen, drukwaarden en de hoeveelheid flow van de vloeistoffen is een optimaal werkende verspanende machine op te nemen in een volledig geautomatiseerd productieproces.

Sensoren met digitale interface

IO-Link is een robuuste digitale interface, die is gebaseerd op een 24V pulssignaal, waarmee bi-directioneel gecommuniceerd kan worden met een besturingsunit. Via een standaard bekabeling van de sensoren is dit een alternatief voor schakelsignalen. De sensoren verzenden via IO-Link digitale meetwaarden en diagnose-informatie naar een IO-Link master, bijvoorbeeld een I/O module, gateway of een IO-Link poort uitgevoerde PLC. De sensoren zijn daarbij met een standaard M12-connectorverbinding aangesloten. Een afgeschermde kabel en daarmee verbonden aarding zijn daardoor overbodig.

Bij Starrag Technology GmbH heeft men voor processensoren van ifm electronic gekozen. De reden: de sensorspecialist biedt het grootste productportfolio processensoren met IO-Link integratie.

Sensorparametrering op afstand

Een groot voordeel van IO-Link is de mogelijkheid om alle noodzakelijke parametergegevens via de IO-Link aansluitkabel van de sensor te laden. De sensor parameterdata (bijv. schakelpunten, schakelhysterese of displaykleur) kunnen aan het begin van een inbedrijfstelling eenmalig of tijdens de inbedrijfstelling, afhankelijk van de situatie, overgedragen worden van de besturing naar de IO-Link ondersteunende sensor. Het voordeel voor de klant: tijdens de inbedrijfname van een machine kunnen de vooraf ingestelde sensorparameters snel, gemakkelijk en veilig naar de sensor worden overgedragen. Tijdens het lopende verwerkingsproces, bijvoorbeeld voor kleine batchformaten, zijn dankzij de IO-Link technologie naar behoefte verschillende parametersets voor verschillende producten individueel op de sensor te wijzigen. Daarnaast zijn natuurlijk ook latere procesoptimalisaties via onderhoud op afstand dankzij de besturingsondersteunende parametrering gemakkelijk per IO-Link door te voeren. Kortom, IO-Link is een sleuteltechnologie voor Industrie 4.0 applicaties.

Data redundant opgeslagen

In combinatie met de sensorparametrering via de ondersteunde besturing biedt IO-Link, vanaf versie 1.1, een automatisch dubbele opslag van sensorparameters in zowel het apparaat als de IO-Link master.

Dietmar Wallenstein, hoofd van de afdeling Elektro en inbedrijfname bij Starrag Technology, verklaart: "Een belangrijk voordeel van IO-Link is de geautomatiseerde data back-up van de sensordata op de achtergrond. Elke sensor (apparaat) stuurt automatisch zijn parametersets naar de IO-Link master, waarna deze vervolgens als een gespiegelde back-up opgeslagen worden. Zodra een sensor is vervangen, vindt er een geautomatiseerde gegevensuitwisseling plaats met het nieuwe apparaat. De parametergegevens worden dan automatisch overgebracht van de IO-Link master naar het IO-Link apparaat. Dit vergemakkelijkt de uitwisseling van een sensor aanzienlijk en vermindert de stilstand in de machine bij storingen. Tegelijkertijd resulteert dit in veel minder arbeid voor het service- en onderhoudspersoneel”.

Foutief geparametreerde sensoren behoren dus tot het verleden. De vervanging van sensoren wordt gereduceerd tot mechanische montage. De klant kan zelf de uitwisseling uitvoeren. Het onderhoudspersoneel heeft geen kennis van sensorparameters nodig, omdat dit automatisch op de achtergrond wordt uitgevoerd. Service met betrekking tot uitval kan dus veel sneller en veiliger worden verholpen. Dit bespaart kosten.

Foutloze digitale meetwaarde overdracht

Tot nu toe worden analoge signalen van sensoren gedigitaliseerd via A/D convertors en in de PLC geschaald. Dit leidt tot onnauwkeurigheden in de werkelijke gemeten waarde.

Daarentegen levert IO-Link de meetwaarden van de sensor digitaal aan de besturing. Een foutieve overdracht en conversie van analoge signalen is niet meer van toepassing. De digitaal overgedragen meetwaarden kunnen direct in de controlekamer worden weergegeven. De overgedragen waarde komt altijd precies overeen met de gemeten waarde. Afwijkingen tussen de weergave op de locatie en de waarde die door analoge signalen in de PLC wordt bepaald, komen niet meer voor. Interferentie- invloeden, bijvoorbeeld door elektromagnetische velden op het analoge signaal behoren tot het verleden door IO-Link.

Twee meetwaarden - een sensor

Moderne processensoren van ifm bieden vaak meer dan alleen een gemeten waarde. Dietmar Wallenstein: "Vaak verwerkt een sensor meer dan alleen een fysische grootheid. Naast bijvoorbeeld de flow of druk, kan de temperatuur van het medium ook via de IO-Link interface worden uitgelezen. Voorheen moesten we hiervoor twee sensoren gebruiken”. Dit spaart geld in hardware, bekabeling en montage, omdat in plaats van twee, slechts één sensor en één montagepunt nodig is.

Diagnose informatie

Naast de procesgegevens kan de IO-Link sensor ook diagnose informatie voor de eigen staat van het apparaat verschaffen. Voorbeeld: de niveausensor detecteert kritische aangroei en rapporteert deze naar de controller. Optische sensoren detecteren vervuiling op de lens en rapporteren automatisch. Druksensoren slaan minimale drukvariaties en maximale drukpieken van het proces op, tellen het aantal onder- of overschrijdingen van de grenswaarden op. Deze extra functie ondersteunt de gebruiker doorslaggevend in het condition based onderhoud. Deze uitgebreide statusinformatie vermindert kostbare stilstand en de veiligheid van het proces wordt verhoogd.

Conclusie

Met de implementatie van IO-Link bieden de sensoren een aanzienlijke toegevoegde waarde. Dietmar Wallenstein geeft een overzicht van de voordelen van Starrag Technology:

"Industrie 4.0 is een veelbesproken onderwerp en natuurlijk houden we rekening met de stijging van deze megatrend. Op het gebied van machinebouw bedoelen we onder andere: de digitale verfijning van de machine, daarom vertrouwen we op IO-Link. Met kosteneffectieve en robuuste interfaces bieden de sensoren ons meer informatie uit het proces, zodat we beter kunnen evalueren en optimaliseren. Dit is een van de grote voordelen van IO-Link en een bijdrage aan de sensorkant, Industrie 4.0".

IO-Link fascinatie

IO-Link is ontwikkeld door toonaangevende fabrikanten op het gebied van sensoren, actuatoren en besturingstechniek.